DDR理論基礎

轉自:http://blog.csdn.net/acs713/article/details/8140466

1、邏輯Bank與芯片位寬

      簡單地說,SDRAM的內部是一個存儲陣列。因爲如果是管道式存儲(就如排隊買票),就很難做到隨機訪問了。陣列就如同表格一樣,將數據“填”進去,你可以把它想象成一張表格。和表格的檢索原理一樣,先指定一個行(Row),再指定一個列(Column),我們就可以準確地找到所需要的單元格,這就是內存芯片尋址的基本原理。對於內存,這個單元格可稱爲存儲單元,那麼這個表格(存儲陣列)叫什麼呢?它就是邏輯Bank(Logical Bank,下文簡稱L-Bank)。

  L-Bank存儲陣列示意圖

       由於技術、成本等原因,不可能只做一個全容量的L-Bank,而且最重要的是,由於SDRAM的工作原理限制,單一的L-Bank將會造成非常嚴重的尋址衝突,大幅降低內存效率(在後文中將詳細講述)。所以人們在SDRAM內部分割成多個L-Bank,較早以前是兩個,目前基本都是4個,這也是SDRAM 規範中的最高L-Bank數量。到了RDRAM則最多達到了32個,在最新DDR-Ⅱ的標準中,L-Bank的數量也提高到了8個。

      這樣,在進行尋址時就要先確定是哪個L-Bank,然後再在這個選定的L-Bank中選擇相應的行與列進行尋址。可見對內存的訪問,一次只能是一個L- Bank工作,而每次與北橋交換的數據就是L-Bank存儲陣列中一個“存儲單元”的容量。在某些廠商的表述中,將L-Bank中的存儲單元稱爲Word (此處代表位的集合而不是字節的集合)。

      從前文可知,SDRAM內存芯片一次傳輸率的數據量就是芯片位寬,那麼這個存儲單元的容量就是芯片的位寬(也是L-Bank的位寬),但要注意,這種關係也僅對SDRAM有效,原因將在下文中說明。

       

2、內存芯片的容量

       現在我們應該清楚內存芯片的基本組織結構了。那麼內存的容量怎麼計算呢?顯然,內存芯片的容量就是所有L-Bank中的存儲單元的容量總合。計算有多少個存儲單元和計算表格中的單元數量的方法一樣:

存儲單元數量=行數×列數(得到一個L-Bank的存儲單元數量)×L-Bank的數量

       在很多內存產品介紹文檔中,都會用M×W的方式來表示芯片的容量(或者說是芯片的規格/組織結構)。M是該芯片中存儲單元的總數,單位是兆(英文簡寫M,精確值是1048576,而不是1000000),W代表每個存儲單元的容量,也就是SDRAM芯片的位寬(Width),單位是bit。計算出來的芯片容量也是以bit爲單位,但用戶可以採用除以8的方法換算爲字節(Byte)。比如8M×8,這是一個8bit位寬芯片,有8M個存儲單元,總容量是 64Mbit(8MB)。

 

       不過,M×W是最簡單的表示方法。下圖則是某公司對自己內存芯片的容量表示方法,這可以說是最正規的形式之一。

 

                                          

                                      業界正規的內存芯片容量表示方法

       我們可以計算一下,結果可以發現這三個規格的容量都是128Mbits,只是由於位寬的變化引起了存儲單元的數量變化。從這個例子就也可以看出,在相同的總容量下,位寬可以採用多種不同的設計。

3、與芯片位寬相關的DIMM設計

       爲什麼在相同的總容量下,位寬會有多種不同的設計呢?這主要是爲了滿足不同領域的需要。

        現在大家已經知道P-Bank的位寬是固定的,也就是說當芯片位寬確定下來後,一個P-Bank中芯片的個數也就自然確定了,而前文講過P-Bank對芯片集合的位寬有要求,對芯片集合的容量則沒有任何限制。高位寬的芯片可以讓DIMM的設計簡單一些(因爲所用的芯片少),但在芯片容量相同時,這種DIMM的容量就肯定比不上採用低位寬芯片的模組,因爲後者在一個P- Bank中可以容納更多的芯片。比如上文中那個內存芯片容量標識圖,容量都是128Mbit,合16MB。如果DIMM採用雙P-Bank+16bit芯片設計,那麼只能容納8顆芯片,計128MB。但如果採用4bit位寬芯片,則可容納32顆芯片,計512MB。DIMM容量前後相差出4倍,可見芯片位寬對DIMM設計的重要性。因此,8bit位寬芯片是桌面臺式機上容量與成本之間平衡性較好的選擇,所以在市場上也最爲普及,而高於16bit位寬的芯片一般用在需要更大位寬的場合,如顯卡等,至於4bit位寬芯片很明顯非常適用於大容量內存應用領域,基本不會在標準的Unbuffered 模組設計中出現。


(注:

1.在實際工作中,Bank地址與相應的行地址是同時發出的,此時這個命令稱之爲“行激活”(Row Active)。在此之後,將發送列地址尋址命令與具體的操作命令(是讀還是寫),這兩個命令也是同時發出的,所以一般都會以“讀/寫命令”來表示列尋址。

摘自:http://blog.csdn.net/njuitjf/article/details/18360741

2.關於芯片容量再補充一點:以MT48LC16M16A2爲例,該芯片結構爲4 x 16M x 16bits,表示4個bank,4個bank共16M個單元(注意不是每個bank有16M單元),位寬16bits,大小計算。Capacity = 16M * 16bits = 256 Mbits = 32 MBytes.

摘自http://blog.csdn.net/xiahouzuoxin/article/details/17174795

3.DIMM設計還不懂,涉及最佳位寬的選取,較難理解。

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